DE1284171B

DE1284171B - Feder aus uebereinandergeschichteten gewoelbten Scheiben

Info

Publication number: DE1284171B
Application number: DE1967G0050415
Authority: DE
Inventors: Muehlhaeuser; Dipl-Ing Otto
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1967-06-19
Filing date: 1967-06-19
Publication date: 1968-11-28

Description

I 284

Die Erfindung betrifft eine Feder, bestehend aus einzelnen, übereinandergeschichteten, gewölbten Scheiben, die sich an ihren Rändern gegeneinander abstützen und hier miteinander oder mit einer Halterung korrespondierende Führungsteile aufweisen.

Bei einer bekannten Ausführungsform derartiger Federn bestehen die Scheiben aus kegelförmigen, mit einer zentralen Bohrung versehenen Tellern (deutsche Patentschrift 937 859). Diese Federn können zwar große Kräfte aufnehmen, dagegen ist die Materialbelastung sehr ungleichmäßig, so daß nur eine relativ geringe Ausnutzung des Werkstoffs erzielt wird.

Es ist ferner eine Feder bekannt, bei der die einzelnen Scheiben eine quadratische oder rautenförmige Form aufweisen und um eine Diagonale beidseitig umgebogen sind, so daß bei Belastung ein im wesentlichen einachsiger und gleichmäßiger Biegespannungszustand eintritt, der im Vergleich zur Tellerfeder eine bessere Werkstoffausnutzung gestattet (deutsche Auslegeschrift 1 108 521). ao

Ausgehend von diesem zuletzt genannten Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine stapelbare Feder zu schaffen, bei der der Werkstoffausnutzungsgrad noch weiter gesteigert werden kann. »5

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Scheiben in geradzahlige Sektoren unterteilt sind, die vom Zentrum nach den Rändern hin zunehmend aufgewölbt sind, wobei die Wölbungen benachbarter Sektoren einander entgegengerichtet sind. Hat eine derartige Scheibe z.B. die Form eines regelmäßigen hyperbolischen Paraboloids (Sattelfläche), so wird die Scheibe beim Aufbringen einer Last über beide Hauptdiagonaleri Belastet. Dadurch stellt sich ein zweiachsig verlaufender Span- nungszustand ein. Dies hat zur Folge, daß die speicherbare Arbeit und damit auch der Werkstoffausnutzungsgrad im Vergleich zu einer einachsig belasteten Biegefeder, bezogen auf gleiches Scheibenvolumen und gleiche Maximalspannungen, wesentlich erhöht werden können. Trotz dieser hohen Arbeitsspeicherfähigkeit liegt das neuartige .■ Federelement bezüglich seiner Steifigkeit zwar unterhalb der einer Tellerfeder, jedoch über der einer Biegefeder.

Das gestapelte Federpaket kann auf Grund der hohen Werkstoffausnutzung sehr kompakt ausgebildet werden. Hinzu treten besonders günstige Dämpfungseigenschaften, wenn man das Federpaket in ein Dämpfungsmedium, z. B. in ein mit Öl gefülltes Gefäß, einsetzt. .-::..: .

Auch die Herstellung der erfindungsgemäßen Feder ist verhältnismäßig einfach. Die Sattelfläche z.B. entsteht als Regelfläche durch die Verschiebung einer Geraden (Erzeugenden) im Raum längs zweier windschiefer, in parallelen Ebenen liegenden Leitgeraden. Eine solche Fläche hat je zwei wechselseitig aufgewölbte Ränder, entsprechend vier Sektoren. Die einzelnen Scheiben werden nacheinander jeweils um einen Sektor gegeneinander verdreht aufeinandergesetzt, so daß sich jeweils der Rand eines nach oben gewölbten Sektors gegen den nach unten gewölbten Rand der benachbarten Scheibe abstützt.

Die Scheiben können entweder kreisförmig oder vieleckig ausgebildet sein. Vorteilhafterweise sind die Ränder an der Pheripherie der Wölbungen zur Verringerung der Flächenpressung und zur besseren gegenseitigen Anlage etwas angeflacht. Die erfindungsgemäße Feder wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnungen näher erläutert. ' ■ " . ■ " ■"■.":. '-"■ '■-■--.

F i g. 1 zeigt in, perspektivischer Darstellung den prinzipiellen Aufbau eines Federpaketes aus zehn achteckigen Federscheiben, die nach der Fläche eines hyperbolischen Paraboloides (Sattelfläche) geformt sind, mit dem zugehörigen Grundriß;

Fig.2 zeigt einen Längsschnitt durch ein in ein Gefäß eingebautes Federpaket;

Fig.3 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie III-IIIvonFig.2.

In F ig. 1 sind die Federscheiben 1 nach der Fläche eines regelmäßigen hyperbolischen Paraboloides (Sattelfläche) ausgebildet und achteckig berandet. Aus Gründen der besseren räumlichen Darstellung sind die Oberflächen der Federscheiben mit enem quadratischen Raster versehen.

Der Abstand α der Federscheiben von Sattelpunkt zu Sattelpunkt 2 ist ebenfalls aus Gründen der Darstellung stark übertrieben gezeichnet. Er ist relativ zum Durchmesser der Scheiben sehr gering, z. B. in der Größenordnung von einigen Prozenten des Durchmessers. .

Im Grundriß sind die mit 3 und 4 bezeichneten Kanten die Berührungskanten jeweils zweier Federscheiben. Bezogen auf die zu oberst dargestellte Federscheibe sind die Kanten 3 nach unten abgebogen, die Kanten 4 nach oben. Die unbezeichneten Kanten verlaufen paarweise und schief zueinander. Die weiter eingezeichneten Pfeile geben Ansatzpunkt und Richtung der eingeleiteten Kräfte an.

Nach F i g. 2 ist das Federpaket aus sechs Federscheiben 1 aufgebaut. Das Paket befindet sich in dem als Führungsbüchse dienenden, mit einem Dämpfungsmedium, z. B. öl oder Wasser, gefüllten Gefäß 5. In diesem sind Längsnuten 6 angebracht, in denen- radiale Vorsprünge 7 der Federscheiben 1 gleiten. Die Vorsprünge 7 sind so bemessen, daß sie nur an den beiden Flanken der Nuten geführt werden. Die Tiefe der Nut ist größer als die Länge der Vorsprünge, so daß zwischen Federscheibe und Nutgrund ein Zwischenraum besteht. Das Federpaket wird durch einen Stempele in Pfeilrichtung durch die Kraft P belastet. Gegen Herausspringen des Stampels bzw. einzelner Federn aus dem Gehäuse ist am oberen Rand der Führungsbüchse z.B. ein nach innen ragender Ring 9 angebracht.

Claims

Patentansprüche:

1. Feder, bestehend aus einzelnen, übereinandergeschichteten, , gewölbten Scheiben, die sich an ihren 'Rändern gegeneinander abstützen und hier miteinander Oder mit einer Halterung korrespondierende Führungsteile aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (1) in geradzahlige Sektoren unterteilt sind, die vom Zentrum (Sattelpunkt 2) nach den Rändern hin zunehmend aufgewölbt sind, wobei die Wölbungen benachbarter Sektoren einander entgegengerichtet sind.

2. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben die Form von regel-

mäßigen, hyperbolischen Paraboloiden (Sattelflächen) aufweisen.

3. Feder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Scheiben an der Peripherie ihrer Wölbungen angeflacht sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen